Как да направим търсеща глава?

Как сделать катушку?
Первоисточник: http://ciklon.com.ua/wind_a_bit.htm

Как сделать катушку? Самый распространенный вопрос. Какой провод? Какой кабель? Сколько витков? Зачем, как, куда??? А можно…?

Можно… Но тут надо сразу выяснить позиции. Личный опыт (электрический, технологический), владение измерительной техникой, ее наличие. Как минимум нужен осциллограф и владение навыками работы с ним, без этого никак. Остальное все преодолимо.

Немного помотаем.

Технологически можно намотать какую угодно катушку, надо выбрать принцип, изначальный. Я для себя сделал выбор принципа последовательного резонанса.

Конструктив самой катушки - это дело хозяйское. Я отдаю предпочтение коробке. Почему? Из-за экрана. Это обсудим ниже. Да и эстетично.

Делаем катушку диаметром 160мм. Запасаемся проводом в обычной изоляции диаметром 04 и 031. Применяю еще ПЭЛШО 02. Т.е. использую 3 диаметра. Пенопласт подходящего размера, как можно тверже. Но это просто как вариант. На доске размечаю будущие катушки ТХ, РХ. Круглой формы. ТХ диаметром 160мм, РХ- 80мм (средний диаметр, не критично). Надо сказать, что именно круглая форма катушек соответствует наибольшей индукции, добротности. Разные овалы и квадраты- все хужее. Способов намотки много. Обычное дело: доска, разметка, ролики, изготовленные из ручек от мебели, саморезы. Тут дело вкуса…Запасаюсь еще ремешками разовыми (петли-удавки). Они применяются для увязки, жгутования кабелей. Снять их нельзя, только резать. Продаются на радиорынках, электромонтаж и т.п.… Применяю длинной 60мм (но можно и нитками, но не удобно). ТХ мотаю по часовой стрелке (да и все катушки, потому что правша, левше надо это учесть) . Начало обмотки мечу узелком на проводе. Витки ТХ немного больше (на 5%, скажем надо 150, а мотаю ~160). Поверх ТХ мотаю СХ. Количество СХ витков заведомо больше (реально выходит где то 39-41, мотаю 45-46), но не больше. При соотношении диаметров РХ/ТХ -1:2 это равно приблизительно 10/1 от витков РХ. И это не точно. После увязываю теми ремешками, но не сильно затягиваю. Все, можно снять. Мотаю РХ и тоже мотаю больше витков (350 надо, мотаю 360) и теми же ремешками, и тоже не сильно затягиваю, не плотно, с чувством меры. Потом все это надо настроить.

РХ я настраиваю отдельно, при помощи звукового генератора с конкретным конденсатором. Настраиваю отматыванием витков (мотал же чуть больше) из середины катушки (удобно), и подбираю резонанс так, чтобы он находился на 200Гц выше нужной частоты. Потом, после уматывания плотно, витки сжимаются и резонанс станет на свое место. Постепенно сдвигая, скусывая те ремешки, плотно-плотно уматываю узкой прочной лентой. Никакой пропитки не применяю. С РХ все, больше никаких действий. Можно убедиться в точности резонанса (8192Гц). Настраиваю ТХ при помощи автогенератора собранного однажды. Можно использовать для этого любую схему, например от известного прибора (Стерх, А50). Измеряю частоту частотомером (самодельным, можно тестером с частотомером, у меня такой есть, до 20кГц меряет) и отматывая витки из средины обмотки подбираю частоту на 200Гц выше.

Изготовив саму несущую для катушек из пенопласта, достаточно твердого, не обязательно «деревянного» и вырезав в нем любым доступным способом канавки (горячим 1мм нихромом например) укладываю РХ на место, и ТХ/СХ . Все катушки ложу так, чтобы направление намотки соответствовало часовой стрелке, всегда. Вкладываю плату буфера, креплю (клею) конденсаторы. Для приклейки к пенопласту применяю силиконовый термоклей (пистолетный). Присоединяю кабель укрепленный в корпусе через гермоввод. Применяю обычный кабель – 2 жилы гибкие в экране (6mm) и т.д. Длинной 1м. Соединяю все согласно схемы, но с учетом демонтажа. Запускаю задающий генератор (применяю кварцевый) и подбираю (добавляю 2Н2 к штатному)конденсатор ТХ до резонанса, приблизительно «точно», т.к. ТХ не умотана и резонанс ее настроен немного выше. Резонанс контролирую по потреблению тока. Максимум потребления и есть момент искомый (при разорванной цепи РХ-СХ). Вывод РХ прямо к кабелю, мимо буфера, он пока не нужен, отключен совсем.

Теперь надо проверить правильность фазировки СХ/РХ. При подключении РХ ток должен падать, но не много. Если упал до минимума (условно), попробовать перевернуть РХ другой стороной. Т.е. найти момент, когда ток ТХ будет больший. Это будет означать, что направление тока СХ противоположно РХ и шунтирующее действие РХ меньшее, ток ТХ больший. А если нет, значит неправильная фазировка . Теперь надо отматывать СХ, пропуская через ремешки (не затянутые сильно) провод СХ. Вот тут и пригодится именно ПЭЛШО, как более крепкий на разрыв. Но можно и другой. Отматывая, через каждые 2-3 витка (по началу, лишний провод обрезаем) контролируем амплитуду на выходе РХ. Она может достигать десятков вольт. По мере уменьшения амплитуды должны наблюдать рост потребляемого тока ТХ. Но чем меньше амплитуда РХ, тем чаще надо контролировать ее, после каждого отмотаного витка , чтобы не проскочить. По мере приближения к минимуму, ток ТХ станет максимальным. Это говорит о том, что ток в РХ прекращается и шунтирование ТХ уменьшается по мере достижения относительного минимума. Он может быть несколько сот милливольт. Теперь, найдя точное количество витков СХ и фактически убедившись в достижении точки баланса отматываем еще 2 витка СХ и оставляем этот конец (земляной) той длинны, не обрезая его.

Разбираем систему. Снимаем ТХ и уматываем плотно-плотно липкой прочной лентой. Постепенно сдвигая и срезая бокорезами заранее подтянутые после снятия ТХ ремешки. Обрезать бокорезами надо аккуратно, не кончиком, чтобы не раскусить витки (печальный опыт есть), а плоскостью режущей кромки. Так же и РХ к стати, хотя по моему мы уже ее сделали.

Теперь, когда все подготовлено, укладываем назад ТХ/СХ и соединяем так, как было. Проверяем резонанс ТХ. Он теперь должен соответствовать, но уже без доп. конденсатора. Теперь проверяем баланс. Уточняем положение того длинного провода, который мы не обрезали (кусок СХ). Если надо, то его можно укладывать поверх ТХ, прихватывая термоклеем. Добиться того же баланса, равенства амплитуд. Найдя минимум, можно обрезать лишнее (постепенно) от того куска, но оставив небольшой запас. Это будет своеобразная «петля». Можно теперь присоединить буфер и провод РХ кабеля переключить на него. В результате всех этих действий на выходе РХ будет невычтенный остаток величиной до нескольких сотен милливольт. Заметьте, что экранов на самих катушках никаких нет. Коробка, в дне которой происходят все эти действия (паяльником приплавлена луженка, служащая выводом экрана) изнутри покрыта слоем лака с графитом. Это внешний экран. Дно (крышка) тоже покрыта графитовым экраном с луженкой-выводом, но пока не устанавливается. Экран может иметь сопротивление покрытия 05-10ком и для страховки радиальный разрез. Но и без него нормально. Выводы луженки приплавлять к пластику паяльником лучше радиально, как и разрез экрана.Достигнув реального баланса термоклеем из пистолета прихватываем все подвижные детали конструкции, чтобы не шевелились (ТХ, РХ...).

Теперь самое интересное. Невычтенный остаток не вычесть никак, кроме как дополнительным металлическим предметом, помещенным внутрь конструкции. Я его размещаю в центре РХ, вырезав в пенопластовой обойме углубление. Почему это все происходит, не вычитается полностью первичный сигнал? Вроде бы должен. Теоретически конечно, должен, но мы не учитываем изначально того, что в зону баланса попадают различные "посторонние тела". Кабель, буфер, конденсаторы, экран (любой, он же проводник по любому). Они тоже переизлучают поле, вносят свою фазовую картину, индивидуальную для каждой выбраной конструкции. Поэтому, зная это, надо подобрать мет. предмет, который бы создал свое поле (я его называю компенсатором) , но знак фазы у него был бы противоположным той лишней фазе. А гармоники сигнала (если они есть) раскачки контура остаются не вычтенными, но они нас не должны волновать. Их величина зависит от добротности контура РХ. Чем выше она, тем меньше гармоник в остатке, меньше сам остаток. Этот процесс можно наблюдать на осциллографе поднося и перемещая монетку, фольгу, очень удобно применять обычный припой, регулируя его объем/форму. Можно менять их геометрию, размеры, что угодно, лишь бы создать такую ситуацию, когда при помощи импровизированной петли из конца СХ и положения компенсатора можно было бы увидеть переход фазы РХ через 0. Вот это и есть «глубокий баланс». Теперь надо зафиксировать все подвижные участки (ТХ,РХ, петлю и компенсатор), добиться устойчивого баланса.

Размещать компенсатор можно где угодно, не имеет никакого значения. После этих всех операций, получения реального баланса, его фиксации, надо приготовить эпоксидную смолу и прилить РХ по диаметру, так чтобы она надежно приклеилась, прилить ТХ по диаметру. Вот ее приливать надо по всему диаметру, но не перелить много смолы, перебор добавит только вес, а толку не прибавит. При этом баланс может увести. Не надо его поправлять. Пускай так и останется до отверждения смолы. Потом, через время, можно запустить, уточнить все параметры, положение петли, положение компенсатора и прилить сам компенсатор, контролируя баланс в процесе отверждения смолы на компенсаторе. Это займет несколько часов. Достаточно ответственный момент, поскольку компенсатор отвечает за тонкий баланс и его положение достаточно критично, даже очень. Надо полностью покрыть его смолой. Постепенно укрепить саму петлю, найдя ей оптимальную ориентацию. Она может быть самой фантастической, если длинная, укоротитьи найти более оптимальное положение. Это уже дело опыта. Катушка в принципе готова.

Петлю полностью клеить можно после 2-3 дней «старения», желательно прогревать (батарея отопления, солнышко). Относительная термостабильность будет достигаться приливом смолой именно ТХ, т.к. она имеет большой диаметр и при сжатии ее начинает выкручивать пропеллером, деваться то ей некуда. А смола имеет достаточную твердость. Больше ведет именно ТХ. Электрические хар-ки не меняются, при правильной электронике все компенсируется. Применение различных металлических экранов- очень хлопотная штука. Я бы сказал- любых непосредственных экранов. Т. к. в любом проводнике в эл. магн. поле возникнет ток, который вызовет магнитное поле, но уже другой фазы и вычесть его проблематично. Мало того, такой экран ухудшает добротность катушки (20-30%), изменяет ее резонанс и соответственно фазу сигнала (хотя есть мнение, что это не так, так я бы сказал, очень даже так). Сбалансировать такую систему достаточно тяжело. Это все равно, что в уже сбалансированную систему поместить металлический предмет, а потом пытаться настроить баланс, имея дополнительный сдвиг фазы. Только внешний экран (максимально удаленный от резонансной системы) позволит "спокойно" получить нужный баланс при однозначно настроенных резонансах. С уменьшением диаметра катушки падает в первую очередь добротность РХ. Чтобы ее сохранить, надо увеличивать соответственно диаметр провода для нее. Если при диаметре РХ 120мм достаточно провода 02, то при диаметре РХ 80мм надо уже 031. Это позволит удержать реактивное сопротивление на должном уровне (не менее 25ком), соответственно добротность.

Длину проводов от кабеля к точкам соединения (внутри конструкции катушки) не стоит делать слишком большой, но стремиться разнести подальше цепи ТХ и РХ (распашенка). Особенно провод ТХ. Его надо сделать по возможности короче. Земля общая для всех сигналов. Питание буфера я организовал от сигнала ТХ. Можно для этого завести отдельно 2 провода, но тогда найти придется подходящий кабель, разъем.

Все это я делал с привязкой к своим нуждам и технологий, поэтому каждый может сделать так, как считает нужным, главное понять принцип и получить результат. Не знаю, насколько вразумительно написал, читатели оценят, отрецензируют через форум http://forum.md4u.ru/. Тогда отредактируем. Все сразу не охватить…

Первоисточник: http://ciklon.com.ua/wind_a_bit.htm